吳強(qiáng) 劉晶波
（重慶鋼鐵股份有限公司）
摘 要：重慶鋼鐵煉鐵廠4座高爐自2009年陸續(xù)投產(chǎn)，從2013年至今已進(jìn)行了8次空料線打水停爐，停爐期間最大限度的保持了煤氣回收，爐料進(jìn)入爐腹時將煤氣放散，全過程零爆震，實(shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保停爐的基本要求。在歷次停爐之前，我廠通過制定詳細(xì)的停爐方案、應(yīng)急預(yù)案，預(yù)休風(fēng)過程中對停爐所需的設(shè)備進(jìn)行改造，確保了停爐工作的順利進(jìn)行，從中，我們也總結(jié)出了一套適合我廠較為成熟的停爐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：高爐；停爐
前言
高爐停爐可分為物料填充停爐和空料線打水停爐兩種方法，其中物料填充法是在高爐停爐時停止上礦石，當(dāng)料線下降時用石灰石、碎焦、或高爐爐渣等填充上部空出的空間，這種停爐方法相對安全，但停爐后要清除填充物，浪費(fèi)人力物力。另一種停爐方法是空料線打水法，即在停爐過程中爐頂不再加料，隨著料面的下降爐頂溫度逐漸升高，采取在爐頂打水的方式降溫，該方法需要注意料面下降過程中溫度和煤氣成份的變化，避免引發(fā)煤氣爆震，造成設(shè)備事故和人身傷害事故。
2. 高爐空料線停爐概況
重慶鋼鐵現(xiàn)有4座高爐，其中一號、二號、三號高爐爐容均為2500m3，四號高爐爐容1750m3。按照公司安排，自2013年至2021年共進(jìn)行了8次停爐，其中4次為產(chǎn)能調(diào)整，其余4次為2020年高爐中修，具體停爐時間詳見表1。
在歷次停爐之前，技術(shù)人員均制定了詳細(xì)的停爐方案、應(yīng)急預(yù)案，對停爐前爐料的使用和預(yù)休風(fēng)過程中對設(shè)備的改造做了詳細(xì)的要求，確保了停爐工作的順利進(jìn)行。該8次停爐均采用空料線打水的方式，最大限度保持了煤氣回收，全過程零爆震，實(shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保停爐的基本要求。
在重鋼環(huán)保搬遷前的老廠區(qū)，由于檢測手段不完善，停爐時為了保證安全，對煤氣全過程放散，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。重鋼環(huán)保搬遷后，高爐煤氣回收系統(tǒng)及公司能控煤氣管網(wǎng)均實(shí)現(xiàn)了溫度、壓力、流量、O?濃度的遠(yuǎn)程監(jiān)控和閘閥的遠(yuǎn)程控制，保證了煤氣管網(wǎng)的相對安全。高爐的荒煤氣管道上也安裝了煤氣在線實(shí)時分析系統(tǒng)，煤氣成份能夠快速的顯示在主控畫面上，技術(shù)中心也能夠在煤氣取樣后一刻鐘左右分析出煤氣成份。先進(jìn)的技術(shù)，為停爐時高爐煤氣最大限度的回收創(chuàng)造了有利條件。
3. 停爐的準(zhǔn)備工作
3.1 洗爐進(jìn)程
為了減少爐身中下部及爐缸的粘結(jié)物，在高爐停爐前根據(jù)爐身粘結(jié)情況，采取了數(shù)日的洗爐措施，包括加入適量的錳礦、螢石洗爐和停用釩鈦料。表2引用了2021年7月四高爐停爐前的洗爐進(jìn)程及用料情況。
3.2 輔助打水槍的安裝
采用空料線打水停爐，打水的能力和霧化效果對停爐至關(guān)重要。重慶鋼鐵每座高爐爐頂沿爐喉圓周方向均設(shè)置有8支霧化噴頭，實(shí)際打水能力120m3/h左右，可滿足日常生產(chǎn)需求，但停爐時高爐不再上料，隨著料面的下降，爐內(nèi)熱量逐漸集中并且溫度逐漸升高，現(xiàn)有的霧化設(shè)備無法滿足瞬時160～200m3/h的打水要求。因此，在保持現(xiàn)有爐頂霧化設(shè)備不動的基礎(chǔ)上，額外增加了3～4支以DN40mm鋼管制作的輔助打水槍，以滿足停爐所需的水量，輔助打水槍安裝在新制作的簡易道門之上，包括點(diǎn)火道門、休風(fēng)道門、人孔道門、十字測溫法蘭蓋等，使用簡易道門避免了對原道門開孔的破壞。霧化用水從風(fēng)口平臺中壓水包引出，與備用軟水合并后引至爐頂大平臺。新增加的輔助打水槍除了要有足夠的打水能力外，還要有良好的霧化效果，嚴(yán)禁成股流下，避免水流與爐內(nèi)炙熱的高溫爐料大量接觸發(fā)生爆震。新增加的打水槍每支槍帶有2個DN25mm的螺旋霧化噴頭，由此可以合計增加6~8個霧化噴頭，合計增加打水量40～80m3/h，所有霧化噴頭力求均勻分布于爐喉斷面。
預(yù)休風(fēng)時，對原設(shè)計的8支打水裝置和新增加的打水槍要經(jīng)過現(xiàn)場試噴，確認(rèn)流量效果、霧化效果均達(dá)到停爐要求。
3.3 煤氣檢測的改造
正常生產(chǎn)中，高爐的煤氣人工取樣孔和煤氣在線分析取樣點(diǎn)，設(shè)置在重力除塵器與凈化布袋除塵器的荒煤氣管道之上，停爐的末期，煤氣成份不合格不再回收時，將導(dǎo)致煤氣無法在線檢測成份。為此，煉鐵廠在預(yù)休風(fēng)時將人工取樣點(diǎn)設(shè)置在爐頂上升管的壓力檢測孔，再引出至爐前通風(fēng)的非工作區(qū)。同時為了保證煤氣分析的即時性，技術(shù)中心也將分析設(shè)備搬至高爐中控室，實(shí)現(xiàn)了每30min取檢一次樣的基本要求。改造過程中，煤氣的實(shí)時在線分析涉及的H?成份檢測量程日常只能滿足0%～5%的生產(chǎn)需要，為了保證停爐的安全，將H2檢測量程調(diào)整為0%～20%，以確保H?含量發(fā)生波動超出規(guī)定值時仍有檢測能力。
煤氣檢測的在線分析與人工取樣分析構(gòu)成雙保險，確保了停爐時煤氣回收的相對安全。
3.4 其它準(zhǔn)備工作
停爐前，為了給降料面工作爭取充足時間，高爐進(jìn)行預(yù)降料面，將料線提前空至7～9m；在預(yù)休風(fēng)檢修時，加40t蓋面焦；檢修過程中，將長探尺改成26m，爐頂雷達(dá)探尺進(jìn)行校準(zhǔn)，將開口機(jī)角度提升至最大，安全消防在高爐周邊路口警界。
各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就位，為高爐停爐和煤氣放散提供了安全保障。
4. 停爐過程的控制
停爐過程仍以2021年7月四高爐停爐為例，由于該次停爐并非中修，因此未放殘鐵。停爐的過程概況如下：
4.1 停爐概況
2021年7月15日15:26四高爐復(fù)風(fēng)，23:30進(jìn)行煤氣放散，至16日3:45左右1#、10#、12#、21#風(fēng)口開始吹空，5:00左右風(fēng)口全部吹空，5:59休風(fēng)完成停爐。整個降料面過程共計用時14h33min。
4.2 風(fēng)量、打水量控制
四高爐預(yù)休風(fēng)時，機(jī)械探尺實(shí)測料線空至8.5m。7月15日15:26復(fù)風(fēng)開始降料面，煤氣初期全部回收，因爐頂溫度很快達(dá)到350℃的規(guī)定上限，將新增的輔助打水槍處于常開狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況酌情調(diào)整開度，用爐頂霧化設(shè)備自動控制打水量，以降低爐頂溫度。初期風(fēng)量2500Nm3/min，5h后隨著爐頂溫度的升高，減風(fēng)至2000Nm3/min，23:30爐頂切斷煤氣后控制風(fēng)量1700Nm3/min。本次停爐共消耗風(fēng)量171.81萬m3，累計打水816.4m3。操作風(fēng)量、打水量、頂溫的參數(shù)見表3，停爐過程中風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、頂壓控制趨勢見圖2。
4.3 煤氣的檢測
停爐前期，煤氣全部回收進(jìn)入管網(wǎng)，成份必須受控。經(jīng)公司各相關(guān)單位的配合，每30mim取一次樣進(jìn)行分析，將人工取樣結(jié)果和高爐的實(shí)時在線結(jié)果進(jìn)行對比，確保H?和O?成份合格。取樣時，由于18:30的樣品有N?混入導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差，后續(xù)及時進(jìn)行了糾正。在21:00，雷達(dá)探尺顯示料線17.0m，判斷料線已逐步進(jìn)入爐腰下部，22:00料線17.7m，同時煤氣成份中CO2百分含量出現(xiàn)拐點(diǎn)，結(jié)合耗風(fēng)計算大致判斷料面已進(jìn)入爐腹，23:30打開爐頂放散閥，切斷煤氣。從高爐復(fù)風(fēng)開始至切煤氣為止，共計持續(xù)時間約8h，之后高爐煤氣放散，直至停爐。停爐期間煤氣H?和CO?成份的趨勢見圖3。
4.4 渣鐵的排放
四高爐復(fù)風(fēng)后，共計出鐵2次，為保證渣鐵排放干凈，兩次出鐵均使用大鉆頭，第2次出鐵采取并口放鐵，總計放鐵307.8t，考慮高爐爐缸侵蝕不深，且與此前預(yù)休風(fēng)時根據(jù)爐內(nèi)剩余爐料計算得出的320t的理論鐵量較為接近，因此可以判斷兩次出鐵基本出凈。復(fù)風(fēng)后兩次出鐵詳見表4。
4.5 停爐的效果
四高爐停爐降料面，共計消耗風(fēng)量171.81萬m3，共打水816.4m3，累計回收煤氣8h4min，減少煤氣排放151萬m3左右，達(dá)到了安全、有序、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的基本要求。
整個降料面過程中，依靠雷達(dá)探尺和3#長探尺、煤氣的人工取樣和實(shí)時在線分析，加上耗風(fēng)量等綜合方法判斷料面的位置，掌握煤氣成份，為安全停爐提供了技術(shù)支持。整個停爐過程順利，壓量關(guān)系控制較好，爐內(nèi)無爆震，風(fēng)口無燒損、無灌渣。最后一爐鐵水出完，料面下降，大部分風(fēng)口見空，從爐頂?shù)募t外成像觀察，能清晰看到料面已降到風(fēng)口位置，所有風(fēng)口小套和爐內(nèi)的中心堆包清晰可見。
5. 總結(jié)
（1）停爐前的預(yù)降料面以及復(fù)風(fēng)后降料面的過程中，爐頂溫度大部分時間控制在350℃以內(nèi)，沒有發(fā)生一次爆震，說明我們的爐頂噴霧、臨時打水槍的能力和效果能滿足降料面全過程的需要，同時爐內(nèi)壓量控制、風(fēng)量控制比較合理。
（2）由于檢測手段的不斷完善，為安全停爐提供了有效保障，延長了煤氣的回收時間。從復(fù)風(fēng)開始進(jìn)行測算，四高爐回收的煤氣量占發(fā)生總量的63.7%左右，相對于我廠之前55%左右的煤氣回收已有進(jìn)步。
（3）停爐過程中，對煤氣已經(jīng)最大限度的進(jìn)行回收，有效減少了空氣的污染和煙塵飄散。煤氣回收過程中，適當(dāng)提高頂壓可以有效利用TRT余壓發(fā)電產(chǎn)生的效益。
（4）最后一爐鐵適當(dāng)帶壓出鐵，有助于渣鐵排凈，可以減少后續(xù)扒爐的工作量。
